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Dimensionamiento óptimo de celdas de combustible y baterías en un híbrido directo para aeronaves eléctricas

Autores: Graf, Tobias; Fonk, Robin; Bauer, Christiane; Kallo, Josef; Willich, Caroline

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Dimensionamiento óptimo de celdas de combustible y baterías en un híbrido directo para aeronaves eléctricas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Impacto climático
Aviación
Trenes motrices
Pilas de combustible de hidrógeno
Baterías
Híbrido directo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El impacto climático de la aviación se puede reducir utilizando trenes de potencia basados en pilas de combustible de hidrógeno y baterías. Combinar ambas tecnologías en un híbrido directo sin un convertidor DC/DC es un enfoque prometedor para sistemas ligeros. Dependiendo de la demanda de potencia, se utilizan tanto la pila de combustible como la batería para proporcionar energía o solo se conecta la pila de combustible al tren de potencia. La tensión del sistema en un híbrido directo está determinada por la pila de combustible y la batería, pero el rendimiento de las pilas de combustible se ve afectado por la baja presión ambiental a gran altitud y la tensión de la batería se ve afectada por el estado de carga y la tasa de descarga. Teniendo esto en cuenta, el trabajo presentado demuestra cómo debe diseñarse un sistema híbrido directo basado en un perfil de misión escalado de una aeronave de 40 asientos. La pila de combustible y la batería se configuran y dimensionan de acuerdo con la demanda de potencia en diferentes fases de vuelo, considerando los límites de tensión dados por el tren de potencia. Se calcula el requerimiento energético de la pila de combustible y la batería para un vuelo basado en un perfil de misión realista y se evalúan diferentes configuraciones de batería y pila de combustible. Al optimizar el tamaño de la batería y la pila de combustible, se redujo la energía requerida de la batería en un 57% y el peso total de la pila de combustible y la batería se redujo en un 11%.

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